基于软硬件一体化无人机遥感影像快速处理的技术研究

随着测绘科学技术和地理信息产业的发展,遥感影像信息快速处理的需求越来越大,其中无人机遥感技术日益成熟。为了进行无人机遥感影像数据实时接入快速处理与分析,针对无人机遥感影像信息快速处理关键技术,使用基于基准图快速匹配和逐行带并行空三的无人机数据快速处理系统。本文主要对无人机遥感影像处理系统的飞行平台、飞控系统、硬件设备以及灾害、测绘方面应用进行了探索性的技术研究。     

遥感图像判读训练与应用系统的设计与实现

遥感图像判读与应用技术对深刻认知环境和辅助决策具有重要的意义。文中介绍了遥感图像判读训练与应用系统的设计思想和主要功能,对各部分涉及的关键技术进行了分析与研究。系统由影像管理、判读训练、地形快速修测和实时态势标绘四部分组成,实现了影像数据库管理,遥感图像与地图对照以及屏幕立体观察,地图与图像坐标系匹配的地形快速修测和实时态势标绘的操作等功能。     

遥感图像判读训练与应用系统的设计与实现

遥感图像判读与应用技术对深刻认知环境和辅助决策具有重要的意义.文中介绍了遥感图像判读训练与应用系统的设计思想和主要功能,对各部分涉及的关键技术进行了分析与研究.系统由影像管理、判读训练、地形快速修测和实时态势标绘四部分组成,实现了影像数据库管理,遥感图像与地图对照以及屏幕立体观察,地图与图像坐标系匹配的地形快速修测和实时态势标绘的操作等功能.     

无人机遥感影像特征点的三维场应用

无人机低空遥感系统具有低成本、机动灵活等优点,能够低空低速飞行,在小区域内快速获取高质量遥感影像,可以作为国家航空遥感监测体系的重要补充。对基于采用尺度不变特征转换（SIFT）算法进行无人机影像之间特征点的识别、提取和匹配,根据无人机拍摄时的POS信息进行点的三维场可视化模拟进行了研究,从而实现对某一路段高速铁路周围的...     

无人机遥感数据压缩解压缩系统的设计和实现

无人机遥感数据压缩与解压缩系统是无人机数据传输链路中的重要组成部分。针对数据传输中的设计问题,本文分别给出了3种无人机航空遥感数据传输与压缩系统方案设计,阐述了数据压缩原理与实现方法,重点对有损压缩算法进行了研究。通过影像自适应分块,离散余弦变换(DCT)、量化及Huffm an编码等实现了遥感影像的压缩程序。在此基础上,从软件结构和硬件体系两方面对压缩程序进行优化,实现了嵌入式遥感数据压缩系统的开发。无人机遥感系统实验表明:遥感图像压缩系统运行正常,遥感图像数据压缩比达到1?13。飞行实验中图像的实时显示也检验了无人机遥感图像解压缩程序的正确性和稳定性。     

低空无人机影像应急快速可视化方法

针对无人机遥感航测系统在应急服务等时效性要求比较高的应用需求,该文结合当前计算机硬件发展,提出结合CUDA技术和Voronoi图索引的纹理多尺度高效调度算法实现无人机航空遥感影像的实时快速正摄可视化方法,该方法有别于传统的摄影测量成图作业处理流程,无须进行影像的正射纠正和拼接处理,直接利用原始影像实现整个测区影像的高分辨率漫游,在紧急情况下甚至可以直接利用GNSS和IMU数据,快速实现测区影像的漫游;结合航空摄影数据处理流程和阶段,提出了4种不同的实时可视化方案,实现效率和精度优化。最后利用无人机飞行的实验数据对该方法进行了验证。结果表明,该方法对加强无人机遥感航测系统在应急服务中的时效性非常有意义。     

基于AE-GIS的无人机影像快速提取研究

由于特高压输电线路工程输送距离长、建设规模大、地形复杂、施工管理难度大,利用无人机航摄技术和可视化管控系统[1-2]能够实现施工建设现场安全、质量、环保水保、通道清理等方面管控目标。但由于无人机沿线路进行航摄会产生海量的遥感影像数据,从影像中获取施工现场信息工作量极大。本文结合AE和GIS技术[3-5]研究无人机影像快速提取,实现从海量的无人机影像中快速准确地挑选塔基范围的影像成果数据,使管理人员在航摄完成当天即可获取施工现场的真实状况,实现了成果时效性的突破。     

无人机航测技术在森林蓄积量估测中的应用

无人机（UAV）航测技术是近年来发展起来的快速获取高分辨率影像的测绘新技术。森林蓄积量估算需要快速高效地获取森林遥感影像。虽然利用卫星和机载雷达同样可获取高分辨率遥感影像,但无人机航测技术与其相比具有飞行成本低、外业周期短、机动灵活等优点。本文利用无人机航测系统获取了案例地区DSM和DEM,采用最大邻域法提取了树高,采用分水岭算法分割了树冠信息,并以树高和冠幅作为解释变量的立木材积二元模型估算了森林蓄积量。结果表明,树高提取精度为83.73%,冠幅提取精度为86.98%,林分蓄积量估算精度为81.80%。     

无人机遥感在基础测绘快速更新中的应用

无人机遥感具有体积小、造价低、适应性强、操作简便、获取影像速度快、地面分辨率高等一系列优点,成为基础地理信息快速更新的重要手段。探讨了Wingtra无人机系统在基础测绘更新中的控制点布置和影像获取方法,分析了无人机影像的处理方法,研究了基础测绘更新中正射影像制作方法,并利用实地检查点对所制作正射影像的几何精度进行了评价。研究表明,无人机遥感制作的高分辨率正射影像在几何精度上满足基础测绘快速更新的需要,可大大提高基础测绘更新的效率。     

基于无人机影像生产高精度DEM的实践

无人机低空遥感是卫星遥感与航空遥感的有效补充手段，在小范围大比例尺地形测绘领域发挥了积极有效的作用．通过生产实例，介绍采用多视影像匹配自动构建空中三角测量网技术，实现无人机影像的快速解算，提出生产大比例DEM成果的方案．     

一种基于改进的SIFT特征点算法的无人机影像快速匹配研究

由于无人机在空中的姿态不稳定,拍摄的影像存在像幅小、数量多、基线短、倾角过大、曝光不均匀等问题,采用常规的影像匹配方法效果不是很理想,有时甚至无法进行匹配,而SIFT(Scal Invariant Featre Transform)算子因其良好的尺度、旋转、光照等不变特性而广泛应用于图像处理中。本文分析了SIFT算子的优点,介绍了用该算法对无人机影像进行特征点的提取,并采用最小二乘算法进行精匹配。经对同一地区无人机航空摄影影像的匹配试验,取得了较好的结果。实验证明,该方法具有稳定、可靠、快速等特点,应用前景十分广阔。     

低空无人机影像处理技术及方法探讨

基于无人机的低空摄影测量技术正在多个领域得到广泛应用,然而基于无人机影像的特殊性,其后续处理存在一定的难度。本文以实际完成的无人机影像处理项目为例,就无人机影像后续处理的技术方法、流程及关键技术环节进行探讨,并对处理后获取数字正射影像成果精度进行分析,阐述了基于无人机的低空摄影测量技术的可行性和可靠性。     

一种无人机影像实时增量平差镶嵌算法

当前无人机已成为空间信息获取的重要手段,可作为航空摄影测量系统的有益补充。但无人机数据量大、姿态稳定性差、排列不规则等缺点给快速处理带来较大难题。本文利用运动恢复结构SFM方法中的增量平差技术,借助初始POS实现无人机影像的快速实时处理,并利用GPU技术对平差后影像进行实时纠正和虚拟镶嵌展示。试验表明,增量平差和实时纠正镶嵌技术能大大缩短影像处理时间,可满足灾害应急响应时对影像进行实时处理、快速获取现场灾情信息的需求。     

低空遥感影像匹配与拼接技术研究

介绍了无人驾驶飞行器低空遥感的优势和特点，阐述了低空遥感影像的自动匹配及全景图拼接方法，试验结果验证了其匹配和全景影像图自动拼接方法的正确性。     

无人机采场图像二维经验小波变换降噪研究

针对传统图像降噪方法难以适用于露天矿无人机(UAV)图像降噪的问题,该文提出了一种基于经验小波变换(EWT)算法思想的露天矿UAV图像快速降噪方法。采用Littlewood-Paley小波算子检测提取UAV图像噪声特征,以提高阈值函数匹配精度;借助改进的自适应H阈值函数对UAV图像噪声进行计算,提高UAV图像边缘细节度;并通过二维经验小波变换逆重构,从而提高UAV图像纹理精度。实验结果表明,本文算法能够实现露天矿UAV图像的快速降噪,保留边缘细节和纹理特征,并具有较好的降噪效果。     

黑河流域中游无人机遥感影像数据处理

无人机低空遥感技术是航空遥感领域一个新的发展方向,具有低成本、快捷、灵活机动,以及数据高时效、高分辨率等特点。本文以无人机低空遥感在黑河流域中游张掖的应用为例,介绍了无人机低空遥感系统的基本构成,论述了影像数据的获取、影像的匀色、特征点的提取与匹配、几何纠正与镶嵌、DTM和DOM的生成等处理流程与分析方法。实验结果表明,无人机低空遥感系统能够满足局部区域内的高分辨率、大比例尺基础数据采集的实际需求,在三维重建、土地调查、环境监测等领域具有良好的应用前景。     

无人直升机航空应急测绘系统设计与实现

无人直升机具有环境适应能力强、机动灵活、可定点悬停的优势，在应急测绘地理信息保障中具有广泛的应用前景。本文从无人机平台、任务传感器、数据处理软件的集成关系入手，提出了包含结构设计、电气设计、控制流设计的多载荷一体化的集成设计方案，以及涵盖航摄设计、视频数据处理、光学面阵影像处理的软件系统集成方案；采用该方案实现了Z-5无人直升机航空应急测绘系统，并在安徽明光进行了飞行试验。结果表明，该系统可以同时获取视频和光学影像，并进行实时处理，满足实时提供应急测绘地理信息保障的要求。     

小型消费级无人机地形数据精度验证

低空遥感是近几年快速发展、应用非常广泛的新兴技术。小型消费级无人机集成可见光传感器,具有快速、灵活、高性价比等优势,受到广泛关注。然而目前有关该类无人机综合测量精度的研究不足,影响其进一步的推广应用。为此,本文开展了针对大疆(Phantom 3 professional)小型消费级无人机地形测量数据精度验证工作,设定6种航高(50 m、60 m、70 m、80 m、90 m和100 m)获取研究区的立体像对,生成影像点云(point cloud)、数字表面模型(DSM)以及数字正射影像图(DOM)等结果。在测量精度验证中,首先,在标准实验场均匀布设地面控制点(GCP),利用差分GPS测出GCP的高精度3维坐标;然后,通过GCP对立体像对进行绝对定位;最后,利用误差统计方法分析上述结果的测量精度。验证表明,在50—100m航高时,无人机影像结果的分辨率为2.22—4.23 cm,水平方向平均误差为±0.51 cm,垂直方向平均误差为±4.39 cm,相对均方根误差(RMSE)水平方向为±2.79 cm,垂直方向为±9.98 cm。研究结果表明,小型消费级无人机在飞控系统下的测量精度可达厘米级,这不仅为野外地理和生态调查工作者提供一种低成本、快速、灵活与精确获取地形信息的新型测量手段,同时还对使用此类无人机做航测应用及飞行参数设置提供一定参考。     

大区域无人机影像数据的快速几何处理

无人机遥感影像快速几何处理被广泛应用于灾害应急监测与评估、军事侦察等领域。针对目前多数商业软件所依赖的硬件平台成本昂贵、软件开发过程复杂等问题,面向通用硬件平台,提出一种大区域无人机影像数据的快速几何处理方法。对制约处理效率的各关键算法进行优化和改造,实现大区域无人机影像数据的快速几何处理;在影像连接点匹配、正射纠正和影像镶嵌的处理过程中,均应用基于多核CPU并行处理技术,提高整体处理效率。多组无人机影像数据处理试验表明,该方法能够大幅提高处理效率,对硬件平台要求低,具有推广应用价值。     

无人机航摄视频的全景拼接算法

针对无人机在灾害区域应用时单张无人机影像往往无法覆盖整个受灾地区,而生成正射影像拼接又需要耗费大量时间的问题,对无人机视频全景拼接算法进行了研究,总结出一套快速生产巡检区域全景图像的流程和方法,并进行了实验验证。实验证明结果可靠,可达到准实时的速度,应对紧急情况的适应性强,可用于各种灾害区域的全景图像生产。